Деревянная стропильная система кровли

Стропильная система крыши: элементы, виды, крепления, расчет

Ежедневно на земле появляются новые дома, которые строятся по абсолютно разным технологиям. Методом проб и ошибок люди выбирают для себя оптимальную конструкцию, которая будет долго и качественно им служить. Выбор системы строительства крыши – одни из важнейших вопросов, решаемых в процессе проектирования дома. В настоящее время востребованной становится стропильная система крыши, которая применяется уже довольно давно и имеет много плюсов.

Крыша и кровля

Прежде чем начать устройство крыши частного дома, нужно разграничить два понятия. Непрофессионалы часто путают, но строители четко разделяют определения крыша и кровля. Крыша — это вся конструкция, которая отделяет здание от улицы сверху. Конструкция крыши частного дома включает в себя стропила, все другие несущие элементы, теплоизоляционный материал, кровельное покрытие.

Стропила – несущие конструкции крыши

Кровля — это верхняя часть крыши. Она же является кровельным покрытием. Устройство кровли требует внимательного подбора материала. Ведь именно от него будет зависеть надежность гидроизоляции и комфортность проживания.

Основные части конструкции стропильной системы

Продумывая устройство стропильной системы крыши, необходимо знать, из каких деталей эта самая система состоит.

#1. Мауэрлат – это как бы фундамент всей системы. Он помогает равномерно распределить нагрузку на стены.

#2. Стропильная нога определяет угол наклона ската, а также общий вид кровли, жестко фиксируя отдельные элементы.

#3. Прогон – скрепляет ноги стропил. Коньковый прогон находится вверху, боковые прогоны – сбоку.

#4. Затяжка – не дает стропильным ногам разъезжаться, соединяя их внизу.

#5. Стойки и подкосы – дают ногам стропил дополнительную устойчивость. Они упираются в лежень (который лежит внизу параллельно коньку).

#6. Обрешетка — набивается перпендикулярно стропильным ногам и представляет собой обрезные бруски или доски. Она призвана передавать всю нагрузку от кровельного материала на стропильные ноги.

#7. Конек крыши — это место соединения двух скатов крыши. Вдоль конька набивается сплошная обрешетка для усиления данной части крыши.

#8. Кобылки — применяют для создания свеса в случае если длинна стропильных ног не достаточна.

#9. Свес крыши — это элемент предназначенный для защиты от попадания на стены избыточного количества осадков.

Теперь рассмотрим такой сложный узел как стропильная ферма. Она имеет плоскую форму, а входят в нее, кроме стропил, растяжки, стойки и раскосы. Их располагают так, что нагрузки на стены внутри дома не происходит. Лишь внешние его стены являются опорами, причем нагрузка идет вертикально. Расстояние между фермами определяется расчетами. Если пролет большой, то ферма состоит из нескольких деталей. У чердака нижний пояс фермы служит в качестве потолка.

Выше приведены примеры деревянных стропильных ферм, кроме этого в некоторых случаях применяют фермы сделанные из бетона и металла.

• Виды кровельных материалов для различных видов крыш

Материалы

Стропильная система – обязательный элемент скатных кровель любой формы и конфигурации, состоящий из вертикальных опор, горизонтальных затяжек и стропильных ног, обеспечивающих поддержку и надежное крепление кровельному материалу. Материал, используемый для изготовления каркаса, должен обладать легким весом, высокой прочностью, несущей способностью, а также устойчивостью к воздействию влаги. Наиболее подходящими вариантами считают:

1. Древесина. Дерево – природный, экологически безопасный материал, который отличается легким весом и прочностью. Для изготовления каркаса применяют бруски квадратного сечения 100х100 мм или 150х150 мм, доски сечением 50х150 мм твердых пород. Существенным недостатком деревянных элементов каркаса является то, что они прогибаются под собственным весом при большой длине, а также обладают слабой устойчивостью к воздействию влаги.
2. Металл. Металлические стропильные системы дороже деревянных, они используются в основном при большой площади скатов и большом весе кровельного материала. Высокая несущая способность металлического профиля или уголка позволяет увеличивать шаг между элементами каркаса без потери прочности конструкции. Чтобы снизить вероятность распространения ржавчины, применяются коррозионностойкие виды металла.

Обратите внимание! Дерево считается наиболее подходящим материалом для изготовления стропильного каркаса крыши жилых построек, так как оно обладает 3 важными качествами: легким весом, прочностью, воздухопроницаемостью. Чтобы увеличить устойчивость древесины к воздействию влаги, нужно провести обработку элементов стропильной системы глубоко проникающим антисептиком.

Наслонные и висячие стропила – отличия

Поскольку стропильная система является каркасом кровельной конструкции и от ее качества, зависит надежность все системы в целом – важно чтобы она была способна выдержать все оказываемые на нее нагрузки. Поэтому, в зависимости от возможной потенциальной нагрузки, применяют два различных типа стропил: висячие и наслонные.

Конструкция с использованием висячих стропил применяется в постройках, где отсутствуют внутренние несущие стены, вследствие чего стропила могут опираться на мауэрлат снизу и на друг друга встык сверху (часто с помощью конькового прогона). Ввиду особенности конструкции, на висячие системы оказывается, как изгибающая, так и сжимающая сила.

Наслонные стропила отличаются от висячих тем, что распределяют нагрузку от вышележащих элементов не только на внешние стены, но и на внутренние или специальные опорные колонны, то есть используются промежуточные опоры. В результате чего, сжимающее воздействие нивелируется, а сама стропильная система получается более надежной. Однако данный каркас применим не во всех ситуациях.

Как подобрать размеры стропила?

Чем легче крыша, тем меньшую нагрузку она оказывает на дом, поэтому наиболее оптимальным вариантом для возведения стропильной системы в частном секторе является дерево. Но бывают и исключения, например, в случае использования слишком сложной конструкции, тяжелой кровли и при неблагоприятных климатических условиях – в качестве каркаса используют металлопрофиль.

Обычно при сооружении конструкции из дерева, стропила изготавливают из доски 50х150 мм или 60х200 мм длиной до 6.5 м. Если выбрано тяжелое кровельное покрытие, типа керамической черепицы, сечение допустимо увеличить. Основным материалом для элементов конструкции служат хвойные породы дерева. Влажность древесины не должна превышать 18%, иначе после высыхания стропильная система может быть шаткой, особенно при использовании гвоздей. Важно, чтобы перед началом монтажа древесина была обработана биозащитными средствами и антисептиками.

Для того чтобы узнать размеры стропил для своего проекта, мы рекомендуем использовать наши эффективные онлайн-калькуляторы расчета крыши.

Особенности установки стропильной системы и мауэрлатов двускатных крыш

I – мауэрлат, II – стропильная нога, III – перекрытие.

Использовать узкие стропильные ноги – «прямой путь» к провисанию системы в будущем. Чтобы не допустить этого, нужно применить специальную решетку – укрепление, в которую входят подкосы, стойки и ригеля. Чтобы создать ее, нужно взять древесину толщиной 2,2 и шириной 15 см., или использовать пластины из дерева диаметром минимум 13 см.

Стропила крыши – несущая конструкция скатов. Она состоит из элементов, которые можно соединять между собой ригелями, распорками, стойками и т.п. Материал для опорных балок, помимо наиболее распространенного – древесины, может быть любым – металлом, железобетоном или же смешанным.

Таблица для расчета стропильной системы в зависимости от расстояния между собой и длины

Древесина (брус) должна иметь сечение от 40 на 150 до 100 на 250 мм. Зависит эта цифра от удаленности ног одна от другой, и числа осадочных нагрузок для конкретной области (расчет проводится отдельно).

Доска не должна иметь более 5 см в поперечном сечении. Ширина прямо пропорциональна длине. К примеру, если ваша доска 5 м в длину, то ее ширина не должна быть менее 13 см. Немаловажен и основной материал обрешетки крыши. При его выборе стоит уделить внимание наличию сучков, сколов и трещин. Если найти максимально ровные бруски дерева не получается, то максимальная длина сучков не должна быть более 1/3 толщины древесины.

Последний шаг монтажа стропил для крыши – надежное закрепление каждого элемента. Скобы и металлические углы – самые оптимальные элементы для этих целей. Но, в современном строительстве все чаще стали использовать болты.

Стропильная система – в чем надежность конструкции крыши?

Чтобы построить надежную крышу, существует достаточно много различных материалов, но наиболее важным моментом при строительстве этого элемента здания все же является его стропильная система.

Почти для каждого вида крыши существуют свои особенности в возведении стропил и иных перекрытий, но в основе строительства на данном этапе уже есть общие положения и принципы, которые не меняются уже много лет, они-то и создают тот запас надежности, которым и должна обладать каждая крыша.

Давайте рассмотрим более пристально основные виды стропильных систем, а также материалы, из которых они изготавливаются. Расскажем подробно, чем же одна система отличается от другой при самостоятельном строительстве кровли.

Что такое стропила для крыши?

Если сказать об этом максимально кратко, то стропильная система крыши – это необходимый и важный элемент здания, который состоит из каркаса с опорами на несущие стены строения. Этот каркас должен служить в процессе строительства надежной основой для всех видов материалов, таких как различные виды утеплителя, слои гидроизоляции, а также кровельные материалы.

Размеры и конструктивные особенности крыши и всей стропильной системы зависят от нескольких факторов :

• общего размера всего здания;
• правильного подбора материалов;
• правильный и точный расчет всех будущих предполагаемых нагрузок;
• предпочтений личного свойства относительно формы крыши у самого заказчика.
• личных предпочтений относительно формы кровли.

Все вышеописанные факторы очень важны для того, чтобы была правильно подобрана стропильная система дома.

Каждый из этих факторов, безусловно, важен для понимания того, какие виды стропильной системы будут оптимальными для той или иной конкретной ситуации.

Какие нужны материалы для стропильной системы

Деревянные стропильные системы, пожалуй, одни из самых распространенных, а дерево — один из самых надежных материалов. Этот материал очень привлекателен, так как установка его довольно легка, а по цене он намного дешевле, чем многие другие.

В качестве наиболее распространенного материала для обустройства стропильных систем сегодня выступает дерево. Часто при строительстве деревянных перекрытий используется брус из деревьев сосновых пород -150 миллиметров. Но можно наравне с этим материалом встретить и доски, но при этом их обычно сшивают.

Обратите внимание — прежде всего эта информация касается строительства в частном жилом секторе.

Когда возводят многоэтажные дома или в случае строительства зданий промышленных предприятий, тогда используются металлические стропильные системы, а также и другие материалы.

Чтобы стропильная система крыши из дерева, прослужила как можно дольше, перед монтажом необходимо специальным образом их обработать. Для этого используют различные составы, вот основные из них :

• Антибактериальные составы — такие составы направлены на защиту древесины от негативных процессов гниения в том случае, если дерево будет подвергаться воздействию воды (это может произойти, если дерево находится в кровельном конденсате);
• Противопожарные составы — здесь все понятно из названия, они защищают дерево от возгораний.

Проблемы с обработкой и теми, и другими составами сегодня нет, ведь рынок буквально переполнен различными препаратами, которые успешно защитят стропила деревянные.

При обработке данными составами лучше всего пользоваться обыкновенной малярной кистью, так как при применении метода распыления пропитка древесины может быть недостаточной.

Металлические стропила — в чем их преимущество?

Металлическая стропильная система

При возведении крыш промышленных зданий, а также многоквартирных домов не используют стропила деревянные, наиболее распространенным вариантом будет стропильная система из металла с технологией, которая называется — легкий стальной каркас.

Такая конструкция из тонкостенного оцинкованного металлопрофиля для крыш достаточно надежна и долговечна. По словам некоторых производителей, она может прослужить более 100 лет.

Можно отметить и некоторые ее преимущества по сравнению с деревянными. Приведем лишь некоторые из них:

• Пожаробезопастность данного материала — такая стропильная система кровли, состоит из материалов, которые не подвержены горению, поэтому, возгорание исключается, Если все же пожар начнется, то данный вид стропильной системы сможет какое-то время сдерживать огонь и предотвратить обрушение кровли;
• Не нужно проводить профилактические работы противопожарными составами или антигрибковыми;
• Долгий срок эксплуатации — не менее 100 лет. Грибку данные конструкции неподвержены, а антикоррозийной защитой служит цинковое покрытие;
• Возможность устанавливать такие стропила в любое время года;
• Монтаж таких металлических стропил достаточно легок, можно использовать лишь дрель и шуруповерт;
• Очень малые нагрузки на несущие стены здания, благодаря малому весу конструкций;
• Неплохие показатели для сохранения тепла;

А нужна ли она, металлическая стропильная система?

При возведении многоквартирных многоэтажек металлические стропила — это хороший выход. Металлические стропила для крыши могут выдержать большие нагрузки, и в этом случае можно использовать для покрытия кровли, практически, любые материалы.

Но при строительстве частных домов такие решения на основе металлических конструкций можно встретить довольно редко. Все-таки металл — это не такой материал, который хорошо сохраняет тепло, скорее даже наоборот.

Поэтому при монтаже таких конструкций нужно помнить, что теплозащита в загородных и частных домах при использовании конструкций из металла будет не очень хорошей. А вот деревянные стропильные конструкции, наоборот, очень хорошо сохраняют тепло, поэтому стропила из дерева считаются более экономически выгодными. Они значительно сокращают, энергозатраты, а это в последнее время становится довольно актуальным вопросом.

Крепления для соединения стропил

Конечно, если необходимо усилить деревянные конструкции элементами из металла, то это можно делать. Но нужно обязательно между металлическими и деревянными конструкциями прокладывать слой изоляционного материала, чтобы в древесине от возможного скопления конденсата не начались негативные процессы гниения.

Цельная металлическая стропильная система может также возводиться при помощи сварки. В этом случае никаких разрушающих процессов не будет, так как вся конструкция будет состоять из металла, она не будет иметь контакта с деревянными частями.

При установке металлоконструкций в кровле нужно обязательно ее утеплять. Так как конструкции из металла являются «проводниками холода».

Довольно часто металлические конструкции используют для дополнительных опор, которые вставляются под коньковый прогон. Ведь именно эта часть дома подвергается максимальным нагрузкам.

Но главное, из какого бы материала не была изготовлена стропильная конструкция, главный критерий, которому она должна отвечать, это надежность конструкции. Другими словами, все элементы в конструкции стропил должны быть закреплены максимально жестко.

Поэтому неудивительно, что большинство стропильных конструкций исполняются в виде треугольника, ведь именно данный вид креплений, испокон веков, считается самым надежным.

Форма крыши и стропила

В зависимости от формы крыши применяют различные типы стропильных систем, например :

• так называемые висячие стропила;
• наслонные стропила;
• вальмовые крыши и их стропильная система.

Давайте рассмотрим каждую из них более внимательно.

Висячий тип стропильной системы

Наиболее простым видом стропильных конструкций являются висячие стропила. Вот их основные особенности:

Стропила такого типа имеют всего две точки, на которые они опираются. Этими точками опоры являются стены самого дома.

Опираться на стены, сами по себе, стропильные ноги не должны, они должны быть закреплены на специальном брусе — так называемом мауэрлате. Мауэрлат — это толстый брус, который при помощи шпилек, либо других видов креплений, закрепляется на несущей стене.

Данный вид конструкции способен выдерживать большое распирающее усилие, а затем передавать его на несущую стену.

Затяжка висячих стропил

Для того, чтобы компенсировать распирающее усилие, делают затяжку. Она призвана соединять каждую стропильную пару, которая находится внизу. Чаще всего можно встретить конструкцию, когда устанавливают ее в самой нижней части. В этом случае она еще может играть роль перекрытия всей кровли. Конечно, никто не запрещает делать ее и выше, но в этом случае необходимо помнить, что усилие на данный элемент многократно возрастает.

Затяжка — это важный элемент в висячей стропильной системе, ведь она не только сдерживает распирающее усилие, но и эффективно препятствует разъезжанию ног стропил.

Наслонные стропила

Система наслонных стропил отличается от висячих тем, что эта система требует дополнительной средней стены.

Если рассматривать структуру более подробно, то можно выделить следующие признаки.

Наслонные стропила, точнее их концы, опираются на стены дома. В то время, как средняя часть дополнительно опирается на несущую стену, которая находится внутри дома, или идет упор на дополнительные опоры в виде столбов.

Опора наслонных стропил

Еще одним отличием является и то, что данный вид стропильных систем работает исключительно на изгиб. А вот та нагрузка, что идет на сжатие, их совершенно не затрагивает, так как уходит в серединную дополнительную опору.

Таким образом, для стропильной системы наслонного типа все элементы можно делать значительно тоньше, а вся система может быть более легкой. Конечно же, это может послужить значительной экономией строительных материалов. Что существенно может сократить денежные затраты.

Если возводится кровля для здания сложной конструкции, тогда типы стропил можно чередовать. При наличии средней несущей стены (опоры) устанавливаются стропила наслонного типа, а при отсутствии таковой – висячие.

Стропила для вальмовой кровли

Особая стропильная система требуется для вальмовых четырехскатных крыш. Это объясняется тем, что геометрия данной кровли гораздо сложнее, и ее стропила предназначены для выполнения разных функций.

Рассмотрим несколько основных типов таких стропил:

• Накосные диагональные стропила служат для соединения углов дома с торцами бруса (конькового). Они формируют ребра строящейся кровли. Это самые длинные и наиболее прочные из всех стропил, потому что на них приходится почти вся основная нагрузка.
• Рядовые центральные стропила предназначены для соединения по бокам скатов конькового бруса с мауэрлатом. Они должны устанавливаться строго параллельно друг к другу.
• Угловые стропила (нарожники) гораздо короче рядовых стропил. Служат для соединения мауэрлата с накосными стропилами, а не с коньком. Данные стропила определяют плоскости скатов строящейся крыши.

Конструкция стропил для вальмовой кровли при своей некоторой сложности все-таки, главное, должна обеспечивать необходимую прочность четырехскатной крыши.

Таким образом, изучив разные виды стропильных систем, вы должны правильно выбрать конструкцию, подходящую именно для вашего дома. Удачная форма крыши и прочная надежная стропильная система сделаю ваш новый дом не только красивым и индивидуальным, но и безопасным для жизни.

Разновидности стропил для крыши

При строительстве любой кровли находят свое применение стропила всего лишь двух видов – наслонные и висячие. Висячие стропила имеют две точки опоры, которые находятся у основания, к примеру, опора на несущие стены здания, наслонные помимо этого могут опираться на столбчатые опоры, либо внутренние стены.

Материал для изготовления стропил

Дерево и металл – вот основной материал, из которого чаще всего изготавливаются стропила.

При возведении кровельных перекрытий жилых домов, хозяйственных построек применяются деревянные стропила, реже металлические. Металлические (железобетонные) стропила в основном используются при строительстве кровель с большими пролетами и нагрузками на кровлю, в основном для перекрытия производственных зданий. Цена данных стропильных конструкций довольно высока, так все ее элементы выполняются из металла, в основном используется швеллер.

Стропила из дерева

В свою очередь деревянные стропила подразделяются на три вида:

1. Самым популярным и широко использованным видом стропил являются конструкции выполнены из обрезной доски, обычно это доска сечением 150х50 мм или 200х50 мм. Популярности данный вид стропил приобрел благодаря своей дешевизны и простоты изготовления.
2. Стропила для крыши, изготовленные из бревен. В качестве исходного материала используют стволы деревьев диаметром 10-20 см, зачищенные и обработанные.
3. Стропила, сделанные из клееного бруса. Клееные стропила производятся из брусков древесины и досок, склеенных при помощи специальным составом. Такие стропила более удобны в работе, брус имеет в сечение квадрат или прямоугольник. Вследствие чего, он легко укладывается на обрешетку, к тому же упрощается их крепление к мауэрлату, а также процесс наращивания. Данный вид стропил намного прочнее обычных деревянных.

Определяем нагрузку

При проектировании стропильной системы для крыши из двух скатов необходимо определить всю возможную нагрузку. Например, если речь идет о строительстве дома в один этаж, то важно знать о двух факторах:

1. Общий вес кровли.
2. Сила осадков и ветра.

Определить вес кровли очень просто. Просто складываются в одну конструкцию все составные элементы стропильной системы крыши. Что касается определения предполагаемой нагрузки ветра и внешних осадков, вес крыши умножаете на 10%.

Плюс ко всему обязательно учитывается нагрузка, возникающая от мансарды. При создании проекта стропильной системы крыши, все эти величины играют немаловажную роль. Более того, все расчеты следует выполнять крайне точно. Также стоит учитывать и мощность несущих стен, ведь именно на них будет передаваться нагрузка стропильной системы.

Какие материалы подходят для создания стропильной системы?

Деревянная стропильная система (в основном) изготавливается из хвойного дерева, для процесса строительства системы стропил следует пользоваться только подсушенными материалами, в которых степень содержания влажности не будет превышать двадцати пяти процентов.

Дерево — основной материал для стропил

Применение дерева имеет один серьезный минус — по прошествии определенного времени происходит процесс деформирования стропильной конструкции: из-за такого недостатка следует добавлять в деревянную систему стропил металлические элементы.

При монтировании системы стропил следует позаботиться о том, чтобы металлические детали не взаимодействовали с деревянными: для этого используются разнообразные изоляционные материалы.

Применение металла в значительной мере повышает степень прочности всей конструкции стропил, но, вместе с тем, происходит процесс образования различных конденсатов, что неблагоприятным образом сказывается на дереве.

Особенности при постройке навеса

Над пристройкой к дому или навесом возводят односкатную крышу, примыкающую к стене или крыше основной постройки. Нижние концы крепятся обычным способом к мауэрлату. Особенность – в монтаже верхней части стропильных ног.

1. В качестве предварительного этапа определяют требуемый угол наклона.
2. Затем, учитывая угол перепада, делается монтаж деревянной конструкции из бруса.
3. Крепление каркаса стропил со стеной главной постройки обязательно должно быть подвижным, поскольку из-за разной скорости усадки могут пойти трещины
4. Между балкой и стеной прокладывают эластичную прослойку из монтажной пены или другого мягкого материала с низкой теплопроводностью.
5. Если крыша навеса примыкает к крыше основной постройки, то прилегающий скат демонтируют и ставят стропильные ноги от конька основной крыши к мауэрлату пристройки.

Чтобы герметизировать места примыканий стропильных ног к крыше или стене выполняют монтаж кровельного фартука (планка с отворотами, герметизирующая стыки и швы).